3D Echocardiography
3D echocardiografie Dr. J van Dijk
Inleiding Recente ontwikkelingen op het gebied van 3D echocardiografie (3DE) hebben ervoor gezorgd dat 3DE een gemakkelijk klinisch toepasbare techniek is geworden. Jaren geleden was er voor de echocardiografische, 3 dimensionale weergave van het hart nog een enorm apparaat nodig, al dan niet gecombineerd met een zogenaamde “localizer” om de positie van de transducer weer te kunnen geven, tegenwoordig zijn de transducers voor 3D echocardiografische opnames klein en compact en is de software waarmee de beelden geanalyseerd kunnen worden eenvoudig en voor iedere cardioloog en echotechnician te begrijpen en gebruiken (zie figuur 1). Hiermee is 3D echocardiografie de techniek bij uitstek die bedside en zonder contra-indicaties gebruikt kan worden in bijvoorbeeld kinderen, zwangere vrouwen en patiënten met geïmplanteerde pacemakers en defibrillatoren.
Figuur1. Transducer voor een 3DE-Echomachine. Op het raster is een menselijke haar afgebeeld om de dichtheid van de loodrecht op elkaar staande kristallen te illustreren. (Philips Medical Systems).
Techniek 3D-echocardiografie is gebaseerd op het uitzenden en opvangen van ultrageluid in loodrecht op elkaar staande vlakken die uiteindelijk een piramidevormige geluidstralenbundel vormen. De conventionele 2D-echocardiografie maakt alleen gebruik van het uitzenden en opvangen van geluid in een vlak. Voor de acquisitie van een compleet linker ventrikel zijn op dit moment nog vier aaneengesloten hartslagen in sinusritme nodig, omdat de huidige echomachines nog niet in staat zijn om het gehele linker ventrikel in een keer op te nemen (zie figuur 2). Toch wordt deze vorm van 3DE “real-time 3D echocardiography” genoemd
Figuur 2. Piramidevormige geluidstralenbundel die gebruikt wordt voor 3DE-opnames. Er zijn 4 regelmatige hartslagen nodig voor de opname van een compleet linker ventrikel. Op dit moment kan 3DE gebruikt worden voor het analyseren en kwantificeren van anatomische afwijkingen van het hart, vooral klep aorta- en mitralisklep afwijkingen, ook zijn er ervaringen met het weergeven en kwantificeren van bijvoorbeeld ventrikelseptumdefecten. Ook linker ventrikel massa analyse en kwantificatie behoort tot de mogelijkheden. De software die hiervoor gebruikt kan worden, wordt meestal standaard meegeleverd met de echomachine, maar er is ook speciale software ontwikkeld om de anatomische analyses mee te kunnen verrichten (zie figuur 3).
Anatomie
Figuur 3A. Voorbeeld van een apicale 4 kamer opname die met behulp van software is “opengeknipt”” zodat in de linker ventrikel kan worden gekeken. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Figuur 3B. Vanuit de linker ventrikel kan op de 2-slippige mitralisklep worden gekeken. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Mechanische dissynchrony Een andere toepassing van 3DE is voor de analyse en kwantificatie van de ongelijkheid van de contractie van de linker ventrikel, de mechanische dyssinchronie, zoals die kan optreden in patiënten met eindstadium hartfalen en die wellicht nog in aanmerking komen voor cardiale resynchronisatie therapie in de vorm van een biventriculaire pacemaker. Met behulp van semiautomatische contour detectie van de linker ventrikel van de eerder opgenomen linker ventrikel kan een soort van afgietsel van de linker ventrikel worden gecreëerd, een “LV cast”. Van dit afgietsel is het einddiastolische en eindsystolische volume bekend zowel van de linker ventrikel als geheel als van taartvormige subsegmenten van het linker ventrikel. Met behulp van die subsegmenten, meestal 16 of 17 segmenten waarvan de basis correspondeert met de regio’s van de linker ventrikel die eerder door de “American Society of Echocardiography” zijn opgesteld en waarvan de top langs een zogenaamde “ central line of gravity “ ligt, kan met behulp van de standaard deviatie van de tijd van de R-top tot het gemiddelde eindsystolische tijdstip een indruk worden verkregen over de hoeveelheid mechanische dissynchronie (zie figuur 4). Met behulp van mechanische dissynchronie kan bijvoorbeeld worden voorspeld of een patiënt zal responderen op een biventriculaire pacemaker, een andere toepassing van 3DE gemeten mechanische dissynchronie is bijvoorbeeld voor het kwantificeren van wandbewegingsstoornissen tijdens een dobutamine stress echo.
Figuur 4A. Semiautomatische endocard contour detectie in een vlak van een doorsnede van de linker ventrikel, tijdens eind-systole. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Figuur 4B. Afgietsel van de linker ventrikel, geconstrueerd uit endocard contouren die gedurende het gehele RR-interval de grens van de LV holte en het endocard volgen, op aangeven van een lijn zoals weergegeven in figuur 4A. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Figuur 4C. Voorbeeld van een afgietsel van de linker ventrikel van een gezonde vrijwilliger, zie links boven. De regionale volume-tijd-curves, rechts boven, die corresponderen met, in dit geval, 16 segmenten van de linker ventrikel, links onder. Rechts onder zijn de eerste afgeleide curven te zien van de regionale volume tijd-curven. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Figuur 4D. Als figuur 4C, maar dan bewegend. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Figuur 4E. Voorbeeld van een afgietsel van de linker ventrikel van een hartfalen patiënt, zie links boven. De regionale volume-tijd-curves, rechts boven, die corresponderen met, in dit geval, 16 segmenten van de linker ventrikel, zie links onder. Er is sprake van mechanische dissynchronie vergeleken met het voorbeeld figuur 4A. Rechts onder zijn de eerste afgeleide curven te zien van de regionale volume tijd-curven. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Figuur 4F. Als figuur 4C, maar dan bewegend. (VUmc, Amsterdam, afdeling echocardiografie).
Tot slot Uiteraard zijn er ook diverse nadelen aan de huidige manier waarop 3DE gebruikt kan worden. Het is eigenlijk alleen te gebruiken in patiënten met een stabiel sinusritme, omdat er vier hartslagen nodig zijn voor een opname en omdat er bij irregulaire RR-intervallen dan artefacten kunnen optreden, de beeldkwaliteit bij bijvoorbeeld patiënten met hartfalen is niet altijd toereikend en tenslotte vereist het goed kunnen gebruiken van de software toch een leercurve. In de toekomst zal de verbetering van 3DE-techniek er voor zorgen dat wellicht in een enkele hartslag alle informatie zit opgeslagen die men nodig heeft. Tot die tijd kan men bijvoorbeeld voor de optimalisatie van de beeldkwaliteit gebruik maken van intraveneus toegediend contrastmiddel en 3DE-slokdarmechocardiografie-transducers, want ook die bestaan. Op dit moment is 3DE een echocardiografie techniek die al bewezen heeft een enorme bron van informatie op te leveren op het gebied van cardiale anatomie en cardiale functie in de vorm van mechanische dissynchronie. Een techniek die met een beetje training door iedereen is te toe te passen.